基于Multisim 10的差動(dòng)放大電路仿真分析

　差分放大電路利用電路參數(shù)的對(duì)稱(chēng)性和負(fù)反饋?zhàn)饔?，有效地穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，以放大差模信號(hào)抑制共模信號(hào)為顯著特征，廣泛應(yīng)用于直接耦合電路和測(cè)量電路的輸入級(jí)。但是差分放大電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分析繁瑣，特別是其對(duì)差模輸入和共模輸入信號(hào)有不同的分析方法，難以理解，因而一直是模擬電子技術(shù)中的難點(diǎn)。Muhisim作為著名的電路設(shè)計(jì)與仿真軟件，它不需要真實(shí)電路環(huán)境的介入，具有仿真速度快、精度高、準(zhǔn)確、形象等優(yōu)點(diǎn)。因此，Multisim被許多高校引入到電子電路實(shí)驗(yàn)的輔助教學(xué)中，形成虛擬實(shí)驗(yàn)和虛擬實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)對(duì)實(shí)際電子電路的仿真分析，對(duì)于縮短設(shè)計(jì)周期、節(jié)省設(shè)計(jì)費(fèi)用、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量具有重要意義。

　　Muhisim是加拿大IIT(Interactive Image Tech—nologies) 公司在EWB(Electronics Workbench)基礎(chǔ) 上推出的電子電路仿真設(shè)計(jì)軟件，Muhisim現(xiàn)有版本為Muhisim2001，和較新版本Muhisim 10。它具有這樣一些特點(diǎn)：

　　(1)系統(tǒng)高度集成，界面直觀，操作方便。將電路原理圖的創(chuàng)建、電路的仿真分析和分析結(jié)果的輸出都集成在一起。采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路：在計(jì)算機(jī)屏幕上模仿真實(shí)驗(yàn)室的工作臺(tái)，繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測(cè)試儀器均可直接從屏幕上選取。操作方法簡(jiǎn)單易學(xué)。

　　(2)支持模擬電路、數(shù)字電路以及模擬／數(shù)字混合電路的設(shè)計(jì)仿真。既可以分別對(duì)模擬電子系統(tǒng)和數(shù)字電子系統(tǒng)進(jìn)行仿真，也可以對(duì)數(shù)字電路和模擬電路混合在一起的電子系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。

　　(3)電路分析手段完備，除了可以用多種常用測(cè)試儀表(如示波器、數(shù)字萬(wàn)用表、波特圖儀等)對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試以外，還提供多種電路分析方法，包括靜態(tài)工作點(diǎn)分析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析等。

　　(4)提供多種輸入／輸出接口，可以輸入由PSpice 等其他電路仿真軟件所創(chuàng)建的Spice網(wǎng)表文件，并自動(dòng)形成相應(yīng)的電路原理圖，也可以把Muhisim環(huán)境下創(chuàng)建的電路原理圖文件輸出給Protel等常見(jiàn)的印刷電路軟件PCB進(jìn)行印刷電路設(shè)計(jì)

　　1 電路設(shè)計(jì)

　　在Multisim 10中建立了如圖1所示的典型差動(dòng)放大電路。T1，T2均為NPN晶體管(2N2222A)，電流放大系數(shù)β設(shè)置為80。撥動(dòng)開(kāi)關(guān)J1，J2可選擇在差動(dòng)放大電路的輸入端加入直流或交流信號(hào)。數(shù)字萬(wàn)用表用于測(cè)量直流輸出電壓，示波器用于觀測(cè)交流輸入／輸出電壓波形，測(cè)量探針用于仿真時(shí)實(shí)時(shí)顯示待測(cè)支路的電壓和電流。

　　實(shí)際電路中T1，T2宜選用差分對(duì)管，晶體管的靜態(tài)電流ICQ不宜超過(guò)1 mA。由ICQ可選取兩管共用的發(fā)射極電阻Re，且Re不影響差模電壓放大倍數(shù)，僅對(duì)共模信號(hào)有較強(qiáng)的負(fù)反饋?zhàn)饔?，因此可以有效地抑?ldquo;零點(diǎn)漂移”，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。由于兩個(gè)放大器的參數(shù)不可能完全一致，因此通過(guò)電位器Rp對(duì)電路進(jìn)行調(diào)零。

　　基極電阻Rb1，Rb2應(yīng)根據(jù)差模輸入電阻的要求選定。選取集電極電阻Rc1、Rc2時(shí)應(yīng)使靜態(tài)工作點(diǎn)靠近負(fù)載線的中點(diǎn)。根據(jù)輸入端和輸出端接“地”情況的不同，差動(dòng)放大電路有以下4種不同接法：雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出、單端輸入單端輸出。

　　2 靜態(tài)工作點(diǎn)分析

　　圖1差動(dòng)放大電路靜態(tài)時(shí)因輸入端不加信號(hào)，T1，T2的基極電位近似為零，因此電位器Rp兩端的電位均為-UBE(對(duì)于硅管約為-0．7 V)，如電位器Rp的滑動(dòng)端處于中點(diǎn)位置，計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)為：